含有缺陷3C-SiC陶瓷拉伸性能的分子动力学模拟

SiC纤维增韧SiC基复合材料(SiC_f/SiC)由于其优越的性能而成为新一代核能系统重要候选材料之一.材料中的缺陷会使材料的力学性能发生变化,本文运用分子动力学程序LAMMPS模拟计算了分别含有空位、微空洞和反位替代三种缺陷的3C-SiC结构体系沿[100]方向的拉伸变形过程,原子间相互作用采用Tersoff多体势描述.通过模拟得到不同缺陷体系的应力—应变曲线和拉伸过程中体系能量,通过分析应力-应变曲线,得到了不同缺陷体系的杨氏模量、断裂应变、拉伸强度随缺陷"浓度"的变化关系,最后分析了3C-SiC拉伸断裂机理.研究结果表明,空位和微空洞对杨氏模量、拉升强度的影响类似,都是随着缺陷"浓度"的增加而减小,反位替代缺陷使体系的杨氏模量随缺陷"浓度"的增加而增大.     

拉伸法测硅胶力学性能

利用拉伸法简单的测量硅胶加载卸载时轴向伸长量和横向伸长量.通过matlab最小二乘法对数据拟合,得到了硅胶应力-应变曲线、3种不同定义的杨氏模量、泊松比和应力-应变滞后回线.实验方法简单,测量容易,数据分析所得结果较多.对大学物理实验教学和相关科研有一定的实用价值和意义.     

生物材料黏弹性教学实验仪的设计

在传统的伸长法测量钢丝杨氏模量实验仪器的基础上,将力传感器的使用与伸长法测量杨氏模量的原理相结合,使用力传感器测量头发等生物材料黏弹性.通过千分尺拉伸头发等生物材料,再利用力传感器测出材料产生的弹力,进而导出应力,得出应力-应变曲线.通过测定其应力松弛曲线的下降程度和加载-卸载曲线中间区域的面积,可以得到生物材料的黏弹性.     

利用Tracker软件改进拉伸法测金属丝的杨氏模量实验

对拉伸法测金属丝杨氏模量实验进行了改进.针对传统的激光杠杆法实验中,激光光斑大、读数误差大的缺点,利用Tracker软件对激光杠杆法测杨氏模量中反射光斑的轨迹追踪,从而实现对杨氏模量的精确测量.结果表明,利用Tracker软件改进拉伸法测金属丝的杨氏模量实验,不仅能够提高测量精确,还能激发大学生的探索精神,培养大学生的创新意识.     

含有断裂缺陷的复合材料壳体的力学行为

利用湿法缠绕制备了玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料壳体,通过拉伸、双悬臂梁和三点端部开口弯曲试验对该复合材料层合板进行基本力学性能评估,得到强度和刚度参数并用于有限元模拟中。同时,在Abaqus中建立了含有不同深度断裂缺陷复合材料壳体的三维渐进损伤有限元模型,预测内压作用下壳体的力学响应。试验和模拟结果表明:复合材料主向拉伸强度为(222.7±18)MPa,弹性模量为39.39 GPa,Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性层间强度分别为(4.67±0.24)和(4.98±0.26)kJ/m~2。随着内压增大,Mises应力也不断增大;当断裂缺陷在最深层(接近内压的第一层,深度为18 mm)时,Mises应力最大;当内压为0.3 MPa时,Mises应力高达28.8 MPa,且周向应变小于纵向应变。     

近距转镜杨氏模量仪

正大学物理实验材料力学专业实验同济大学物理实验中心仪器简介杨氏模量是表征材料力学性质的一个物理量,仅取决于材料本身的物理性质。根据胡克定律,在物体的弹性限度内,应力与应变成正比,比值被称为材料的杨氏模量。针对原有的一些拉伸法杨氏模量实验仪在测量金属丝长度形变时的不足,近距转镜杨氏模量仪提供了改进的测量方案,其优点包括:最大限度缩短望远镜与实验架的距离,便于实验者调节仪器;引入拉力传感器,使所加应力数值准确且连续可     

水对无定形SiO2拉伸特性影响的反应分子动力学模拟

潮湿对SiO₂的强度有重要影响. 采用反应场分子动力学模拟方法,研究液态水对无定形SiO₂ （a-SiO₂）准静态拉伸特性的影响. 准静态拉伸模拟的结果表明,在干燥条件下,a-SiO₂的拉伸强度为9.4 GPa,而在含液态水时则下降为4.7 GPa,表明液态水使得a-SiO₂拉伸强度发生显著下降. 根据应力-应变曲线分析可知,干燥条件下a-SiO₂结构的刚度随着拉伸应变的增加保持稳定,而含液态水的a-SiO₂刚度随着拉伸应变的增加而逐步降低,并且应变为16%–20%时的应力-应变曲线类似于金属的屈服现象. 通过对拉伸过程的原子图像分析可知,含液态水a-SiO₂的拉伸过程并没有发生塑性变形,而是因为应力增大加速了水解反应,使得应力-应变曲线表现出上述塑性现象. 关键词： 2')" href="#">无定形SiO₂ 机械强度 水 分子动力学模拟     

一种测定橡胶杨氏模量的方法

大学物理测量金属杨氏模量实验通常采用拉伸法和梁弯曲法, 但是该种方法在进行实验的过程中存在 设备难以调节, 读数存在误差, 实验的成本较高等缺点. 而且该设备对测量非金属的杨氏模量无法操作. 为了使该实 验问题具体化, 实验仪器简单化, 实验现象明显可靠, 本文介绍了一种测量非金属杨氏模量的简易实验装置     

YSML-2015型 引伸计法杨氏模量测定仪

正YSML-2015型引伸计法杨氏模量测定仪(高精度数显式),是供各个大学物理教学实验中心使用的一种新型教学仪器,通过该仪器可以准确测定金属丝的杨氏模量。该仪器测量精度≤1%,满足国家标准GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第一部分:室温试验方法》的要求。该仪器采用拉力传感器,变型传感器(引伸计)和高精度测量数显表组成,可对金属丝拉力和变形伸长量数显直接读数。测量数据直观方便,准确性好,重复性好,可靠性高。与教科书中常见金属的杨氏模量标准数据保持一致。     

移测显微镜在测量金属杨氏模量中的应用

本分析了移测显微镜的测量精密度,根据拉伸法测量金属杨氏模量的原理,设计了一套应用移测显微镜测量金属杨氏模量的方法。     

基于CSY-998型传感器研究钢丝杨氏模量

基于传统的用拉伸法测量钢丝的杨氏模量实验,利用CSY-998型传感器平台研究钢丝杨氏模量,一方面是对电桥法中电阻式应变传感器的实际应用,另一方面通过与其它实验方法的比较,对学生拓展思维、创新实验也起到了较好的作用。     

离子束溅射制备Nb_2O_5、Ta_2O_5和SiO_2薄膜的光学、力学特性和微结构

研究了离子束溅射(IBS)制备的Nb_2O_5、Ta_2O_5和SiO_2薄膜的光学特性、力学特性以及薄膜微结构,分析了辅助离子源电压对薄膜特性的影响,并将电子束蒸发、离子辅助沉积和IBS制备的薄膜进行了对比。研究结果表明,IBS制备的薄膜具有更好的光学特性和微结构,同时具有较大的压应力、硬度和杨氏模量;辅助离子源可以改善薄膜的光学特性,调节薄膜应力和减小薄膜表面粗糙度,但对硬度和杨氏模量的影响相对较小。在不同的辅助离子源电压下,IBS制备的Nb_2O_5应力为-152~-281 MPa,Ta_2O_5的应力为-299~-373 MPa,SiO_2的应力为-427~-577 MPa;在合适的工艺参数下,消光系数可小于10~(-4);薄膜表面平整,均方根粗糙度小于0.2nm。     

高等教育自学考试物理专业试用力学课程考试大纲(草案)

(接上期) (七)固体的弹性 应力和应变. 拉伸和压缩形变、胡克定律、杨氏模量、形变势能、 切变、切变模量. *弯曲和扭转.说明: (1)正确理解应力和应变概念. (2)掌握伸缩形变和切变这两种基本形变及其规律——胡克定律.对杨氏模量、切变模量、泊松比等弹性模量有一般了解. (3)结合伸缩形变熟悉形变势能. (4)弯曲和扭转形变不作为基本要求. (八)振动 简谐振动系统的动力学特征.运动微分方程. 简谐振动的运动学方程.振幅、周期和频率、位相和初位相.简谐振动的振幅矢量图。 简谐振动的能量. 简谐振动的合成、拍、互相垂直的两个振动的合成. *振…     

FeCoCrCuNi高熵合金裂纹及孔洞结构的力学与微观构象演化的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学模拟研究了FeCoCrCuNi高熵合金裂纹和孔洞结构在不同轴向拉伸速率下的力学与微观结构演化机理.结果表明:应变速率越高FeCoCrCuNi裂纹结构对应更高的过冲应变和过冲应力,其主要原因是高拉伸速率会导致高强度的BCC结构及孪晶结构的生成,而BCC结构及孪晶结构的产生进而会抑制应力的下降,通过应力-应变曲线,可知FeCoCrCuNi裂纹模型在轴向应力作用下表现为塑性形变.对于不同尺寸的孔洞FeCoCrCuNi裂纹模型的应力结构分析,可以得出:孔洞尺寸越大, FeCoCrCuNi裂纹结构对应的过冲应变和过冲应力越小,其主要原因是大尺寸的孔洞造成孔洞之间产生裂纹的,进而会影响这个材料的屈服应变和屈服强度.     

JCD2型读数显微镜测量液体折射率实验方法改进研究

目前在大学物理实验使用JCD_2型读数显微镜测量液体折射率的实验中,大多在装被测液体烧杯中放深色的薄金属片或者纸片作为目标物,通过调节显微镜目镜视度,寻找清晰的像时记录对应的位置,薄金属片或者纸片作为目标物发现读数显微镜在一定移动范围内都可以得到目标物清晰的像,范围分别为0.21 mm和0.4 mm,产生的最大误差分别为13.5%和3.8%。此外,读数显微镜的刻度尺在JCD_2仪器内部,导致初次使用读数显微镜的部分学生无法准确理解实验原理。通过读数显微镜与50分度的游标卡尺、目标物为薄铁片与光栅波片、目标物为纸片与无纺棉做对比实验,目标物换成光栅波片和无纺棉,读数显微镜只能在某一位置观察到目标清晰的像,测量数据相对误差可精确到0.2%,实验原理展现更加具体形象,学生更易理解。     

多晶铝在单向拉伸实验中的晶粒变形测量

多晶铝试件在单向拉伸实验中,试件表面的应变分布并不均匀.采用扫描电子显微镜观察试件在拉伸过程中的晶粒形貌变化,并在加载过程中跟踪晶粒拍摄了一系列照片,通过数字散斑技术,对所拍照片进行分析,得到了高精度的晶粒名义应力-应变关系曲线.     

金属纳米颗粒在Lu_2O_3薄膜中的应变场分析

利用有限元分析法对镶嵌在Lu2O3薄膜中的Au、Cu、Pt、Co金属纳米颗粒的应变场分布进行分析.分析表明:金属纳米颗粒在生长过程中受Lu2O3薄膜的压缩应力作用,从而在纳米颗粒内部和表面产生相应应变,应变分布与金属纳米颗粒的杨氏模量和泊松比有关.杨氏模量大的金属纳米颗粒表面应变和内部应变差异较大;而杨氏模量小的金属纳米颗粒内外应变差相对较小.随着金属纳米颗粒在基体材料内部不断生长,其受到的偏应变也逐渐增大.金属纳米颗粒生长过程中的这种偏应变的存在和变化将极大地影响其内部晶格结构和表面形貌,进而影响金属纳米颗粒的性能.     

固体内耗与超声衰减

一、弹性体的特征 对于一个弹性体,应力σ和应变ε遵从胡克定律:σ=Mε,M是弹性模量;或 ε=Jσ,J是顺度.在一般情况下,对于任意的形变来说,应力和应变应该用二级张量来表示.上述的胡克定律是标量的形式,只适用于简单的形变模式,例如纯切变,单轴拉伸或流体静压力形变;这时M是切变模量G、杨氏模量E或体积模量. 理想的弹性行为要满足四个条件:(1)应力对于每个应力水平的响应是线性的;(2)上述的响应是可以完全回复的;(3)上述的响应是瞬时达到的(对于一个无限小的试样单元来说,因为声速是有限的);(4)应变和应力互为单值函数.由此可见,完全弹性…     

应变液晶的负压光效应和反式压光效应

介绍聚合物分散液晶和应变液晶概念,给出聚合物分散液晶调光玻璃的"正压光效应"、"负压光效应"和"反式压光效应"三种效应定义.实验制备出负压光效应和反式压光效应新型应变调光玻璃样品,测试样品散射态雾度90%以上,半透明态透光率接近30%.用偏光显微术研究压光效应原理,表明对样品施加垂面按压或拉伸的应力诱导作用会引起液晶微滴中液晶分子具有某些特殊排列方式,导致样品光学性质发生显著变化.建立垂面拉伸液晶微滴模型,计算模拟所绘出的图形与偏光显微镜照片独特花样十分相似,进而合理解释了实验现象.应变液晶压光效应研究具有聚合物分散液晶基础研究意义和开发非电控调光玻璃的实际应用价值.     

用于中子衍射的原位应力加载装置

一种小型化的应力加载系统,配合中子衍射应力谱仪可实现对多晶材料的原位测量,为进一步获得材料内部相、织构与应力演化的原位中子衍射实验结果,建立基于微观机制的材料宏观本构模型提供可能。该系统利用伺服电机提供动力,机架使用7050铝合金材料制造,系统的拉伸强度可达10 kN,运动速度可调（1 m/s~1 mm/s）。试样拉伸（压缩）时,S型传感器内部应变片变形产生电压信号,再经PLC处理后得到试样应力与应变之间关系。通过与英斯特朗5967实验拉伸机针对同一钢质试样进行对比实验发现,应力-应变曲线一致性良好。